Из чего сделать золотник и цилиндр паровой машины

3 часа назад, Limor сказал:

Для 2.5 л/с площадь теплообменника тоже в 3.5 раза меньше? Примерно 5 кв.м?

Можно оценить по аналогам. Вот характеристики двух локомобилей.

Площадь нагрева (с пароперегревателем) делим на эффективную мощность получаем:

Для локомобиля П-25     Sуд=(8,35+3,47)/25=0,47 м2/л.с.

Для локомобиля П-75     Sуд=(21,7+10)/75=0,42 м2/л.с.

Для гарантии Sуд округляем до 0,5 м2/л.с. Тогда для Ваших 2,5 л.с. потребуется площадь обогрева S=0,5*2,5=1,25 м2 (включая перегреватель).

Главное сделать не хуже паровую машину.

3 часа назад, Limor сказал:

Для 2.5 л/с площадь теплообменника тоже в 3.5 раза меньше? Примерно 5 кв.м?

Считайте сквозной кпд в 5% , а для котла - 10квт с 1м2 для конвективной части и 5-7 квт с 1 м2 для теплопередачи излучением.

В 23.12.2020 в 16:45, Limor сказал:

С котлом особых проблем не вижу

Вот вам для наглядности котлы паровоза, в разрезе и после взрыва.

Котёл это не просто бочка, как многие думают, это очень непростая бочка....

Бывают огнетрубные, как на паровозах, там огонь идёт через трубы, водотрубные, вода идёт по трубам в топке, и прямоточныё, без бочки, просто одна труба свёрнутая в змеевик засунутый в огонь. Последний тип самый компактный, и безопасный, они не взрываются.

9 часов назад, romka10.06 сказал:

Последний тип самый компактный, и безопасный, они не взрываются.

И самые капризные.

Легко прогорают. Сложно автоматизировать. Сложно держать режим (особенно если твёрдотопливный или иное не автоматизированное отопление).

Совет автору.
Если котёл будет стационар, топливо в достатке и какое попало - стройте котел английского (корнуольского) типа (труба в трубе). Это простейший, рабочий котел который можно топить чем угодно и как угодно. Прощающий практически любые ошибки и простой в изготовлении.

В простой картинке это выглядит так

19 часов назад, Limor сказал:

Я вообще-то думаю о примерно 200 об/мин, 700 - это все же много.

Нет, это совсем не много. Если Вы ориентируетесь на статистику оборотов выпускавшихся паровых машин, то ее надо рассматривать совместно с ходом поршня этих машин. Ведь силы трения в первую очередь будут зависеть от линейной скорости перемещения узлов и деталей (поршень шток и т.д.). В паровой машине с ходом поршня 0,5м при 100 об/мин и машине с ходом поршня 50мм при 1000 об/мин, а также маленькой модельной машинке с ходом 25мм и 2000об/мин силы трения (на единицу поверхности) будут одинаковы. Скорость поршня зависит от сил сопротивления (трения и нагрузка), а также скорости передвижения пара, которая зависит от его давления и влажности. Чем больше давление и меньше влажность, тем больше скорость. Малую скорость поршня придется ловить уменьшая среднее давление на поршень за счет уменьшения степени наполнения или понижая давление на входе дросселированием. Очень малые отсечки и дросселирование приводят к сильному мятию пара, а при насыщенном паре еще с уменьшением отсечек будут увеличиваться потери от первичной конденсации. Таким образом КПД машины может падать и с уменьшением мощности, потребление пара в пересчете на 1 л.с. увеличиваться. Здесь надо искать золотую середину. Я предлагаю за рабочие обороты (для коленвала с ходом 85мм) брать 500-600 об/мин, при этом скорость поршня будет 1,4-1,7м/с. Если большая мощность не нужна, то лучше делать машинку с меньшими габаритами, ведь для увеличения мощности понадобиться дополнительный пар и его надо где-то взять.

20 часов назад, Limor сказал:

Для 2.5 л/с площадь теплообменника тоже в 3.5 раза меньше? Примерно 5 кв.м?

Это будет зависеть от типа котла (сколько кг пара он позволяет снять с 1 кв.м) и от паропотребления паровой машины (работающие насыщенным паром имеют меньший КПД и потому более прожорливы) Но, думаю в любом случае гораздо меньше.

20 часов назад, Limor сказал:

Любопытно, под паровым мотором?

Нет под бензиновым, четырехтактным. Я это написал для того, чтобы было понятно, что на глисс на паровой лодке Вы не выйдете, а для водоизмещающего режима большие мощности не очень нужны. Размеры лодки, конечно, надо учитывать, но и помнить, что "лошадей" придется чем-то кормить.

17 часов назад, _sla сказал:

Можно оценить по аналогам. Вот характеристики двух локомобилей.

Здорово, что Вы привели эту таблицу с характеристиками двух локомобилей. Эти локомобили - братья-близнецы, отличающиеся размерами. Для определения необходимой поверхностей нагрева котла, я бы считал отдельно испарительную и пароперегревающую поверхности. Но сейчас хочу обратить внимание на другой момент (поэтому оставлю Ваши расчеты). Есть теория, что с уменьшением размеров силовой установки, ее КПД падает и здесь это можно проследить. 

17 часов назад, _sla сказал:

Для локомобиля П-25     Sуд=(8,35+3,47)/25=0,47 м2/л.с.

Для локомобиля П-75     Sуд=(21,7+10)/75=0,42 м2/л.с.

С уменьшением мощности в 3 раза у П-25 Sуд. увеличился на 10,6%. Теперь берем паровую машину мощностью 2,5л.с. это в 10 раз меньше чем мощности П-25, соответственно Sуд. увеличился на 10,6*10/3=35,3% по сравнению с П-25. Sуд.= 0,47+35,3%=0,635 м2/л.с. Потребуется площадь обогрева S=0,635*2,5=1,59м2 (включая перегреватель). 

17 часов назад, _sla сказал:

Главное сделать не хуже паровую машину.

В точку. Поэтому надо учитывать, что не смотря на казалось бы архаичность этих машин, они работали с перегретым паром и давлением 12-13атм. При работе с меньшим давлением и насыщенным паром показатели будут хуже, а значит это придется компенсировать за счет паропроизводительности котла.

37 минут назад, КДЕ сказал:

Есть теория, что с уменьшением размеров силовой установки, ее КПД падает и здесь это можно проследить.

Согласен. Особенно это видно по относительной (на мощность) площади колосниковой решетки.

8 часов назад, МихаилМих сказал:

Совет автору.
Если котёл будет стационар, топливо в достатке и какое попало - стройте котел английского (корнуольского) типа (труба в трубе). Это простейший, рабочий котел который можно топить чем угодно и как угодно. Прощающий практически любые ошибки и простой в изготовлении.

Огромный котёл с кипятком под давлением десяток атмосфер прощающий ошибки, построенный технически малограмотгыми людьми из ржавых, найденных на приемке где железяк? 

Так не бывает.

Какие там лошадиных силы, какие квадратные метры отапливоемой поверхности, мужики, вы о чем? Человек хочет сделать чтобы просто крутилась, ничего кроме сварки и болгарки у него нет,  понятий как что делать тоже нет,  максимум что можно советовать, это угекислотный огнетушитель не более пяти литров, по крайней мере они там с другом сварщиком смогут к толстому баллон пртварить штуцера под предохранительный клапан и паропровод, и это все если и бахнет, то не сильно.

9 часов назад, МихаилМих сказал:

Легко прогорают. Сложно автоматизировать. Сложно держать режим (особенно если твёрдотопливный или иное не автоматизированное отопление)

А вот сделать прямоточный котёл им пл силам, просто согнуть полдюймовую трубу как раз плюнуть, и безопасно, насчёт того что труба прогорит на дровах, даже без регулирования, даже без воды при давлении в десяток атмосфер, так это просто смешно. У Добля, в пламени керосиновой горелки с наддувом, под тепллизодируюшем кожухом, с полусотней атмосфер внутри, и то не быстро прогорало. 

Автор, у вас есть водопровод, или насос с гидростанцией? 

В 26.12.2020 в 08:58, romka10.06 сказал:

ничего кроме сварки и болгарки у него нет,  понятий как что делать тоже нет,  максимум что можно советовать, это угекислотный огнетушитель не более пяти литров, по крайней мере они там с другом сварщиком смогут к толстому баллон пртварить штуцера под предохранительный клапан и паропровод, и это все если и бахнет, то не сильно

Я тут человек новый и почему-то мне сначала казалось, что этот форум не такой как многие другие российские форумы. А теперь вижу, что все нормально с ним, такое же высокомерие и обесценивание. Кстати, на англоязычных не так.

В 26.12.2020 в 08:58, romka10.06 сказал:

Автор, у вас есть водопровод, или насос с гидростанцией?

Это вы про то, что в таком случае можно провести гидравлические испытания котла? Не, у меня колодец с ведром на веревке.

В 22.12.2020 в 16:27, Limor сказал:

Котел думаю построить водотрубный атмосфер на 10.

Процитирую сам себя. С типом котла я давно определился. Сейчас вырисовывается и его необходимая площадь теплообмена. Но тема ветки не про котел.

Если с заготовками для главного цилиндра все более менее понятно, то конструкция золотника из подручных материалов по вопросом. Из заготовок под цилиндрический золотник сейчас думаю о поршневой для 4-х тактного мопеда Альфа, имеющую чугунную гильзу. Проблема в том, что их нужно будет две штуки и потребуется сточить алюминиевые ребра охлаждения и, возможно, заказать токарю поршеньки под такие поршневые кольца. Или проще сначала попробовать сделать составные поршеньки из двух поршней, а если не будут работать, тогда уж заказать цельные.

Золотник, кажется, будет сложнее в изготовлении.

2 часа назад, Limor сказал:

такое же высокомерие и обесценивание. Кстати, на англоязычных не так

Вы даже не представляете как опасен паровой котёл, котёл проектируют инженеры, изготавливать из специальной стали сертифицированные сварщик, которые проходят ежегодную переаттестацию, на котёл ставится специальная арматура для безопасности и контроля, потом проводятся гидравлические испытания, потом котёл принимает специальная государственная служба....  И то они иногда взрываются.

 Это не высокомерие, это забота о вас, чтобы вы не превратились в одно мгновение в куски варёного мяся висящего на кустах вокруг, я пытаюсь донести до вас как сделать установку безопасной и реально работающей, даже помощь в изготовлении деталей предложил, но вы не слышите. 

Если бы у вас был водопровод, или источник воды под давлением, можно легко и просто сделать прямо точный котёл, тупо скручивание в спираль обычную водопроводную трубу, запихиваете в двухсот литровую бочку, закидываете дрова, разжигаете, и подаете воду из водопровода в трубу, все парогенератор готов, абсолютно безопасный. 

Я такой небольшой за полчаса соорудил из подручных материалов, воду подавал вообще из банки с водой  с крыши сарая. 

36 минут назад, romka10.06 сказал:

Вы даже не представляете как опасен паровой котёл

Почему Вы думаете, что я не представляю? Именно потому, что представляю, я собираюсь делать водотрубный котел с трубами не большого диаметра и наваренными к ним ребрами для увеличения площади теплообмена, некий аналог вашего масляного радиатора. Впрочем, можно подумать и о прямоточном котле (пишется, кстати, слитно).

Вот именно не представляете. Совсем. Монотрубный ( прямоточный) это одна длинная труба, с одной стороны вода подаётся, с другой стороны перегретый пар выходит, давление на выходе не может подняться выше давления на входе. Объем воды внутри - несколько стаканов. Вода движется принудительно.

Водотрубный это большая бочка (барабан) с трубчатым теплообменником под ней, вода движется за счёт разной плотности, в опускных трубах, более холодных, она опускается, в более горячих кипит и поднимается в барабан, после чего влажный пар нужно отделить от брызг, и направить в пароперегреватель, откуда его уже можно подавать в машину. Имеется большой объем перегретый воды под давлением (десятки литров) и пара,  что очень опасно. 

Так понятно в чем разница? 

Прямоточник - одна труба.... И все.  Работает пока горят дрова и есть вода в водопроводе. 

Водотрубный - бочка с десятками труб и сотней сварных соединений, сухопарником и пароперегревателем, нужно заливать, полчаса ждать пока поднимется давление, и внимательно следить чтобы уровень воды не опустился ниже положенного, и давление в следствии повышения температуры не превысило предельного,  а то большой бабах и разлет кипятка..

Как устроен водотрубный можете посмотреть в соседней теме про паровой мотоцикл, в последних сообщениях, как раз масштаб под главный цилиндр сделанный из поршневой грузовика.

 Выбор конечно за вами, но если хотите дойти до реальной работы, ставьте реальные цели, по силам. Тут можете найти десятки похожих тем, которые после бурных обсуждений закончились... ничем... 

 Лично я за техническое творчество, все кто пытается что то построить большие молодцы, это полезно для развития,  всем успехов! 

3 часа назад, romka10.06 сказал:

легко и просто сделать прямо точный котёл, тупо скручивание в спираль обычную водопроводную трубу, запихиваете в двухсот литровую бочку, закидываете дрова, разжигаете, и подаете воду из водопровода в трубу, все парогенератор готов, абсолютно безопасный. 

насколько я понимаю-у вас есть опыт в постройке такого типа котлов.если трубку взять медную,которой кондиционерные трубопроводы тянут,а воду подавать из емкости вытеснением(воздуха туда насосом дунуть)-будет работать?питать планируется небольшую машину,максимум 0,5КВт мощности,давление-3-4 очка,не больше.и как хотя бы ориентировочно рассчитывать-сколько трубки мотать?

4 часа назад, amatol сказал:

если трубку взять медную,которой кондиционерные трубопроводы тянут,а воду подавать из емкости вытеснением(воздуха туда насосом дунуть)-будет работать?

Будет, я так делал. Подробнее в личке. 

6 часов назад, Limor сказал:

 

Я наверное слишком категорично написал, вы уж не сердитесь пожалуйста, просто хотел показать вам более безопасную и короткую дорогу к паросиловой установке, в любом случае если чего надо из железяк обращайтесь, чем смогу помогу. 

В 27.12.2020 в 11:43, Limor сказал:

Из заготовок под цилиндрический золотник сейчас думаю о поршневой для 4-х тактного мопеда Альфа

Почему вы не рассматриваете плоский коробчатый золотник? Это проще и он может быть сделан без токарных и расточных работ. С цилиндрическим будет сложней и ресурс под вопросом.

-------------------------------

Каких мощности и размеров вы желаете получить машину?

В 27.12.2020 в 11:58, romka10.06 сказал:

Я такой небольшой за полчаса соорудил из подручных материалов, воду подавал вообще из банки с водой  с крыши сарая. 

Удивительно - как вам удалось видео опубликовать... Обычно на этом форуме выкидывают все видео и авторам выносят предупреждения...

По прямоточному котлу есть одна сложность- где взять компактный , производительный (хотя бы 60-120 литров в час именно воды. И чтобы при этом давил хотя бы 8-12 бар. С этим трудности. Большинство шестеренчатых насосов рассчитаны на масло. А всякие бытовые насосики- не более 5-6 бар избыточного давления.

40 минут назад, Старик Мазай сказал:

есть одна сложность- где взять компактный , производительный (хотя бы 60-120 литров в час именно воды. И чтобы при этом давил хотя бы 8-12 бар. С этим трудности. Большинство шестеренчатых насосов рассчитаны на масло. А всякие бытовые насосики- не более 5-6 бар избыточного давления.

Сложность изготовления такого насоса гораздо меньше чем сложность изготовления золотника паровой машины, да и не нужно таких параметров. Скромнее надо быть для начала, наш С.П. Королёв начинал свои реактивные двигатели с ... переделки паяльной лампы! 

Чтобы впервые попробовать свои силы в реальности, и 1 бар хватит за глаза. А там уже логично идти по нарастающей. 

1 час назад, romka10.06 сказал:

Чтобы впервые попробовать свои силы в реальности, и 1 бар хватит за глаза. А там уже логично идти по нарастающей. 

На 1 бар явно маловато...  Это будет как у Изомбарда Брюнеля в 1860 году,  пароход крутил колеса на давлении насыщенного пара в 1,6 бара давления из котла и жрал 380 тонн угля в день....  Для опытов согласен 3-4 пойдет.  Но для приличных результатов надо хоть приблизится к параметрам пара паровозов столетней давности- 12- 14 бар...

2 часа назад, Старик Мазай сказал:

Для опытов согласен 3-4 пойдет

3-4 уже для дела вполне пойдет. А для 10-16 очков питательные насосы готовые смотрите.попадались небольшой производительности.да и по принципу гидроакумулятора можно-компрессор небольшой на нужное давление и прессостат.или самопальный плунжерный насос с электроприводом.для запуска-от аккума/сети,когда машина пустилась-от собственного генератора.

19 часов назад, amatol сказал:

3-4 уже для дела вполне пойдет. А для 10-16 очков питательные насосы готовые смотрите.попадались небольшой производительности.да и по принципу гидроакумулятора можно-компрессор небольшой на нужное давление и прессостат.или самопальный плунжерный насос с электроприводом.для запуска-от аккума/сети,когда машина пустилась-от собственного генератора.

Предлагаю - про котлы вернутся в соотествующую ветку форума. Она есть - но зачахла, а тут тема про материал зоолотников...

Поддерживаю. что обсуждение котлов надо прекращать. Просто в контексте выбора типа золотника надо понимать, что плоский золотник будет работать с насыщенным паром и потери будут выше чем у цилиндрического, работающего с перегретым паром. Поэтому для получения одинаковой мощности на валу паровой машины, для плоского золотника понадобится более мощный котел, а каким он будет -это тема отдельного разговора. Перегретый пар, кроме экономии, потребует решения ряда технических вопросов, основной из которых - смазка. Учитывая, что у автора темы не очень большой станочный парк: сварка, болгарка и сверлильный станок, за токарно-фрезерными работами придется обращаться на сторону, что не всегда удобно или не бюджетно, особенно, если выясниться, что что-то надо будет переделывать. Лично я пока не вижу варианта как можно без токарно-фрезерных работ сделать более-менее приличную паровую машину. Сделать рабочую модель, демонстрирующую принцип работы - можно, а вот надежную паровую машину с претензией на эффективность - маловероятно. Поэтому хочу предложить такой вариант: переделать готовый нижнеклапанный ДВС в паровую машину. Например есть такой двигатель ДМ-1К, который ставился на многие мотоблоки (Нева и ему подобные). Сейчас многими владельцами они заменяются на верхнеклапанные китайские моторы. Купить б/ушный ДМ можно за 1-2 тыс. руб. Далее его надо перевести с четырехтактного режима на двухтактный. Можно менять шестерни, но проще переделать распредвал, наварив с противоположенной стороны дополнительные кулачки. Если подать на вход пар давлением около 2 атмосфер, то паровая машина должна заработать. Мощность, правда, будет никакая, а увеличение давления сильного эффекта не даст, только приведет к повышенному расходу пара. Дело в том, что давление начнет отжимать впускной клапан от седла и будут сильные утечки. Поэтому надо будет переделать еще впускной клапан с крышкой цилиндра таким образом, чтобы пар подавался не снизу клапана, а сверху. О том как это можно сделать была статья с картинками в одном из советских журналов времен ВОВ, если интересно поищу ее. В результате получаем паровую машину простого действия из готовых узлов из которых доработке подлежат три детали: распредвал, впускной клапан и головка цилиндра. Подобным образом можно переделать и другие нижнеклапанные моторы, например ЗИД-4,5.

В 30.12.2020 в 19:33, КДЕ сказал:

Поэтому хочу предложить такой вариант: переделать готовый нижнеклапанный ДВС в паровую машину.

такой вариант был сделан пару лет  назад одним из американских форумчан. Для того чтобы клапан не открывался давлением пара он просто поставил туда на клапан могучую пружину. Но вариант с переворачиванием клапана конечно интереснее, так что эту статью желательно бы почитать. И, кстати очень оригинально организовал от этого движка привод самодельного питательного насоса, который сделал из двух обратных водопроводных клапанов, водопроводного же тройника и трубки водопроводной же, которая служила цилиндром насоса. К тройнику приворачиваются два клапана и сама трубка, на задний конец этой трубки привинчивается уплотнение (сальник, резинки и т.п.) и в это уплотнение вставляется скалка - полированный стальной, бронзовый, нерж, и т.п. шкворень, который служит плунжером. Вот и весь насос. Этот насос можно и нужно усовершенствовать путем добавления направляющей втулки для плунжера, чтобы избежать боковых усилий на уплотнении. Привод этот парень сделал, умудрившись насадить на распредвал эксцентрик который качал соответствующую качалку и толкал ей плунжер. Давление там было кажется за 35-40....  а вы говорите 3-4 очка... Совсем русские опустились, эээх. И кстати, откуда такое мнение, что плоский золотник не может работать на перегретом паре? Вполне может, только не сильный перегрев нужен. Градусов 50-70С над температурой насыщения и будет работать как миленький. просто смазку надо под него подавать.

Я тоже не вижу большой проблемы сделать плунжерный насос хоть на 50атм. Это сыршенно не хайтек.

Главная задача насоса для прямоточного котла - вовсе не в давлении (оно такое же как в обычном питательном насосе обычного котла), а в правильной обратной связи его с остальными компонентами системы. У Романа был интересный опыт на эту тему.